Исследователи из университетов Йорка, Бирмингема, Оксфорда и Киото, Япония, обнаружили, что хвост спермы создает характерный ритм, который толкает сперму вперед, но также скоординированно тянет голову назад и в стороны.
Успешная фертильность зависит от того, как сперматозоид движется через жидкость, но уловить детали этого движения — сложная задача.
Команда стремится использовать эти новые результаты, чтобы понять, как большие группы сперматозоидов ведут себя и взаимодействуют, — задача, которая была бы невозможна при использовании современных методов наблюдения. Работа может дать новое понимание лечения мужского бесплодия.
Доктор Гермес Гадельха из факультета математики Йоркского университета сказал: «Чтобы наблюдать на микромасштабе, как сперматозоид достигает поступательного движения через жидкость, в настоящее время используются сложные микроскопические высокоточные методы.
"Измерения биения хвоста сперматозоида вводятся в компьютерную модель, которая затем помогает понять структуру потока жидкости, возникающую в результате этого движения.
«Численное моделирование используется для определения обтекания сперматозоидов, но, поскольку структура жидкости настолько сложна, данные особенно сложно понять и использовать.
В одном образце обнаружено около 55 миллионов сперматозоидов, поэтому понятно, что очень сложно смоделировать их одновременное движение.
«Мы хотели создать математическую формулу, которая упростила бы решение этой проблемы и упростила бы прогнозирование того, насколько большое количество сперматозоидов плавает. Это поможет нам понять, почему одни сперматозоиды успешны, а другие — нет."
Анализируя движения головы и хвоста сперматозоидов, исследователи показали, что сперматозоиды перемещают жидкость скоординированным ритмичным образом, что можно зафиксировать в виде относительно простой математической формулы.
Это означает, что больше не требуется сложное и дорогостоящее компьютерное моделирование, чтобы понять, как движется жидкость при плавании сперматозоидов.
Исследование показало, что сперматозоид должен совершать несколько противоречивых движений, таких как движение назад, чтобы продвинуть его вперед к яйцеклетке.
Хлыстоподобный хвост сперматозоидов имеет особый ритм, который тянет голову назад и в стороны, чтобы создать резкий поток жидкости, противодействуя некоторому интенсивному трению, которое создается из-за их крошечных размеров.
Доктор Гадельха сказал: «Это правда, когда ученые говорят, насколько это чудо, что сперма когда-либо достигает яйцеклетки, но человеческое тело имеет очень сложную систему, гарантирующую, что нужные клетки собираются вместе.
«Вы могли бы предположить, что резкие движения сперматозоидов будут иметь очень случайное влияние на поток жидкости вокруг нее, что еще больше затруднит перемещение по ней конкурирующих сперматозоидов, но на самом деле вы видите четко определенные закономерности, формирующиеся в жидкости. вокруг спермы.
«Это говорит о том, что для достижения сперматозоидов жидкость очень скоординировано движется, что не слишком отличается от того, как магнитные поля формируются вокруг магнитов.
Таким образом, хотя сопротивление жидкости очень затрудняет продвижение сперматозоидов вперед, оно координируется с их ритмичными движениями, чтобы гарантировать, что только несколько выбранных сперматозоидов будут двигаться вперед."
Теперь, когда у команды есть математическая формула, которая может предсказать движение жидкости одного сперматозоида, следующим шагом будет использование модели для прогнозирования большего количества клеток.
Они также считают, что это будет иметь значение для новых инноваций в лечении бесплодия.